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1年时间就可跨越10万光年, 人类逃离银河系并非毫无希望!

爱因斯坦用相对论证明,我们宇宙中最快的速度就是光速,无论你再怎么快,也绝对不可能超过光速。这是物理学的铁律,已经经受几十年来无数实验的论证。有人说,如果我站在一艘正以光速行驶的飞船上,然后向前快速奔跑,那么我的速度不就能够超越光速吗?如果你以为这样能够行得通的话,就太天真了,这种小把戏在物理法则的面前不堪一击。

这不禁让人感到一丝悲哀,宇宙实在是太大了,而人类是一个拥有着极大探索欲的族群,如果真的无法超过光速,这也就意味着在人类短暂的生命中,我们连银河系也跨越不过。按照人类在银河系所处的位置来看,冲出银河系至少得花费3万年。人生也就短短的几十年,即使我们一生都在光速飞船上度过,我们最远能够到达的地方也不过百光年之外。然而,现实情况真的是这样吗?

其实,真实情况是只要人类拥有足够快的速度,我们在宇宙中是能够走得更远的。在具体阐释这个原理之前我先讲一个关于μ介子的故事。

μ介子是一种基本的亚原子粒子,它极其不稳定,平均寿命只有2.2微秒。但是它的速度很快,能够达到光速的99.8%。我们可以做一个简单地计算,用它的速度乘以它的寿命时间,就很容易地得到它一生中能够走出的距离:644米。这一点是不是跟人类的状况很像啊,终其一生也突破不了这个极限。但是,事情还没有结束,故事的结局还挺让人感到意外的。我们说μ介子一生最远只能去到644米外的地方,但是科学家们却在地球表面探测到了来自外太空的μ介子,这就意味着这些粒子穿过了长达10千米的平流层,它们跨越了自己极限距离的几十倍。这就像一生都被困于百光年内的人类,意外地出现在了银河系以外,这是怎么回事呢?

这其实就是相对论的时间膨胀效应与尺缩效应。我们来做一个思想实验,假设我们乘坐一艘速度接近光速的飞船飞离地球,前往4光年以外的比邻星。在地球上的人看来,我们的飞船以接近光速的速度在太空中飞行了4年,然后到达了比邻星,这没有任何问题。但如果把视角切换到飞船上来,奇怪的事情发生了。我们会发现速度还是一直维持在接近光速,但是我们却只用了1年就到达了目的地。这只有两个可能的原因,要不是自己1年的时间膨胀为了4年,要不就是距离缩短为了以前的四分之一。如果速度没有问题,那么出问题的就只能是时间和空间了。这就是相对论中的重要概念:“光速是绝对的,时空是相对的”。

如果你对时空概念了解的很深入,你会知道,时间与空间本就是一体,时间就像镶嵌在空间里一样,两者不可分割。所以,我们在跨越空间的同时也是在跨越时间。如果我们用足够快的速度跨越空间,那么我们其实也是在迅速的跨越时间。我们能够用1分钟,就跨越外界1万年的时间。

了解了以上这些概念,我们就能知道。虽然银河系的直径有10万光年,但是我们跨越1这段距离却不一定要花10万年。只要飞船越接近光速,时间膨胀的系数就会越大。如果速度足够快,那么,我们用一年时间就飞出银河系也是有可能的。

这就是可怕的相对论效应,虽然很让人难以置信,但它却是真实的宇宙法则。现在,是不是感觉人类征服宇宙的雄心又回来了呢?

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